CN207829897U - 一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，能根据滚刀的受力推断盾构机开挖面的地质信息，从而调整盾构机掘进参数，这样一方面避免了滚刀的过载和剧烈振动，使滚刀的用寿命延长，另一方面，也提高了盾构掘进效率，降低了施工成本；包括筒体，筒体内壁的左端设置有刀座，刀座内设置有滚刀，筒体内壁的右端设置有端盖，筒体的外侧由左至右依次设置有焊接座和常压换刀装置，焊接座和常压换刀装置可拆固连，常压换刀装置和筒体的底部法兰通过螺栓连接，螺栓通过导线连接信号调理模块，信号调理模块连接PLC，PLC连接监控计算机。
Description
技术领域
本实用新型涉及盾构掘进机行业中的设备监测技术领域，特别是指一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置及监测方法。
背景技术
常压换刀刀盘可在高水压地层盾构施工中实现常压换刀，换刀安全、高效的特点使常压换刀刀盘的应用日趋广泛。常压换刀刀盘上布置有数十把滚刀，由于盾构施工中无法获得施工地层的充分地质信息，盾构机掘进参数不能得到及时调整，致使滚刀负载过大和剧烈振动。滚刀负载过大会造成其结构件的损坏，滚刀的剧烈振动会使滚刀连接件松动，加速零件疲劳，造成滚刀润滑油泄漏。
发明内容
本实用新型提出一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，能根据滚刀的受力推断盾构机开挖面的地质信息，从而调整盾构机掘进参数，这样一方面避免了滚刀的过载和剧烈振动，使滚刀的用寿命延长，另一方面，也提高了盾构掘进效率，降低了施工成本。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，包括筒体，筒体内壁的左端设置有刀座，刀座内设置有滚刀，筒体内壁的右端设置有端盖，筒体的外侧由左至右依次设置有焊接座和常压换刀装置，焊接座和常压换刀装置可拆固连，常压换刀装置和筒体的底部法兰通过螺栓连接，螺栓通过导线连接信号调理模块，信号调理模块连接PLC，PLC连接监控计算机。
所述螺栓沿筒体的底部法兰均布设置有24颗，螺栓包括4颗等距设置内部设置有导线的测力螺栓，测力螺栓通过导线连接信号调理模块。
所述焊接座的外侧焊接在刀盘面板上，焊接座的左端穿出刀盘面板。
所述刀座和滚刀可拆固连。
本实用新型通过监测常压换刀刀盘滚刀的受力，获得刀盘整个开挖面岩土的软硬分布情况，为盾构掘进施工提供更充分的地质信息，为使盾构掘进参数作出及时调整提供了依据，从而提高了盾构掘进效率；本实用新型可降低盾构施工中滚刀的消耗，减少换刀次数，在提高盾构掘进效率的同时也降低了施工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是螺栓在筒体底部法兰上的分布示意图；
图3是测力螺栓在筒体上的受力示意图；
图4是高水压地层滚刀和岩土接触时筒体的受力示意图；
图5是滚刀受力监测装置的信号传输流程示意图。
图中：1-筒体，102-滚刀，103-刀座，104-端盖，2-焊接座，3-刀盘面板，4-常压换刀装置，5-测力螺栓。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1—5所示，本实用新型实施例提供了一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，包括筒体1，筒体1内壁的左端设置有刀座103，刀座103内设置有滚刀102，筒体1内壁的右端设置有端盖104，筒体1的外侧由左至右依次设置有焊接座2和常压换刀装置4，焊接座2和常压换刀装置4可拆固连，常压换刀装置4和筒体1的底部法兰通过螺栓连接，螺栓通过导线连接信号调理模块，信号调理模块连接PLC，PLC连接监控计算机。
所述螺栓沿筒体的底部法兰均布设置有24颗，螺栓包括4颗等距设置内部设置有导线的测力螺栓5，测力螺栓5通过导线连接信号调理模块。
所述焊接座2的外侧焊接在刀盘面板3上，焊接座2的左端穿出刀盘面板3。
所述刀座103和滚刀102可拆固连。
本装置按以下步骤使用：
(1)、设定滚刀破碎岩土时受到沿筒体1轴向的压力为F1，设定筒体1在高水压地层中受到的水压力为F2，F2可由筒体1的有效受压面积S和水压传感器测得的压强P得到，具体为F2＝P·S，设定筒体1受到的摩擦力为F3，设定筒体1底部法兰受到螺栓的支持力为F4；
(2)、设定第i(i＝1，2，3，4)颗测力螺栓测得的力为Fai，受到常压换刀装置的拉力为Fbi，Fai＝Fbi初始预紧力为Fci，残余预紧力为Fei，工作拉力为Fdi，设定测力螺栓的刚度为Cb，刀筒法兰的刚度为Cm；
(3)、根据测力螺栓的受力平衡公式推导出滚刀的轴向受力F1的变化。
所述步骤(1)中根据刀筒轴向受力平衡可得F3+F4＝F1+F2，取24颗螺栓的平均工作拉力为4颗测力螺栓的工作拉力，可得
所述步骤(2)中根据测力螺栓的受力平衡可得Fei+Fdi＝Fai，由此可得
即F1的值跟随测力螺栓测得的力Fai的变化而变化。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，包括筒体（1），其特征在于：筒体（1）内壁的左端设置有刀座（103），刀座（103）内设置有滚刀（102），筒体（1）内壁的右端设置有端盖（104），筒体（1）的外侧由左至右依次设置有焊接座（2）和常压换刀装置（4），焊接座（2）和常压换刀装置（4）可拆固连，常压换刀装置（4）和筒体（1）的底部法兰通过螺栓连接，螺栓通过导线连接信号调理模块，信号调理模块连接PLC，PLC连接监控计算机。
2.根据权利要求1所述的一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，其特征在于：所述螺栓沿筒体的底部法兰均布设置有24颗，螺栓包括4颗等距设置内部设置有导线的测力螺栓（5），测力螺栓（5）通过导线连接信号调理模块。
3.根据权利要求1所述的一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，其特征在于：所述焊接座（2）的外侧焊接在刀盘面板（3）上，焊接座（2）的一端穿出刀盘面板（3）。
4.根据权利要求1所述的一种常压换刀刀盘滚刀受力实时监测装置，其特征在于：所述刀座（103）和滚刀（102）可拆固连。
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